Update de la méthode HTSI : Application à la caractérisation mécanique du CaF₂ jusqu'à 800°C
(2025) Indentation 2025 — Location: Besançon, France (1.October.2025)
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- Le développement récent de la méthode dite High-Temperature Scanning Indentation (HTSI) permet de caractériser quasi-continument les propriétés mécaniques des matériaux sur une large gamme de températures [1]. Cependant, du fait du système expérimental, cette technique utilise un cycle de nanoindentation contrôlé en force. De fait, lors des essais HTSI, une même charge maximale est atteinte, quelle que soit la température. Ainsi, pour les matériaux présentant un effet de taille (ISE), les variations de dureté avec la température peuvent provenir à la fois de la température et de cet ISE. Il devient alors plus difficile de différencier ces deux effets et d’analyser leur impact sur les propriétés mécaniques. Pour résoudre ce problème, une nouvelle stratégie d’essai a été implémenté [2]. Elle se base toujours sur un cycle d’indentation d’une seconde. Une fonction demi-sinusoïdale de 0,5 seconde est utilisée lors du chargement, suivie d’un segment de fluage de 0,1 à 1 seconde, puis de la fonction de déchargement en 3 étapes utilisée précédemment. Afin de contrôler la profondeur maximale atteinte à travers les différentes températures, la charge maximale appliquée est ajustée expérimentalement entre chaque essai d’indentation, en se basant sur les résultats précédents. Cette approche permet de déterminer la dureté, le module d’Young et les propriétés de fluage d’un matériau à une profondeur maximale donnée, sur une large gamme de températures. Cette méthodologie a été appliquée à un monocristal de CaF₂, matériau présentant un ISE à l’ambiante [3], de la température ambiante (RT) jusqu’à 800°C [2]. Le cycle mis en oeuvre permet la caractérisation de ce matériau à une profondeur de 1000 nm sur l’ensemble de la gamme de températures. La comparaison avec des essais réalisés selon le cycle d’indentation précédent a mis en évidence l’impact de l’ISE en fonction de la température. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux issus de méthodes d’indentation conventionnelles.
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Citations
Tiphene, G., Adogou, B., Guillonneau, G., Kermouche, G., Bergheau, J.-M., Oliver, W. C., & Loubet, J.-L. (2025). Update de la méthode HTSI : Application à la caractérisation mécanique du CaF₂ jusqu’à 800°C. Indentation 2025, Besançon, France. https://hdl.handle.net/2078.5/267626